발현시간도 7~8주 이상 단축돼 발병기전 연구 및 신약 스크리닝에 유용
국내 연구진이 기존 세포주보다 헌팅턴병 (Huntington’s disease)의 병리학적 특성 발현이 8배 이상 빠른 새로운 신경줄기세포주를 제작하는데 성공했다.
이 연구는 차 의과대학 의생명과학과 송지환 교수팀이 연구한 결과이다.
송지환 교수팀은 이번 연구에서 헌팅턴병을 유발하는 ‘돌연변이 인간 헌팅틴 (hungtingtin) 유전자’를 보유한 YAC128 마우스를 이용, 이 마우스의 발생 12.5일에 해당하는 배아 전뇌 (forebrain)로부터 신경줄기세포를 분리해 새로운 세포주를 확립했다.
이 세포주는 기존 헌팅턴병 환자 유래의 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPSC)를 신경세포로 분화시키는 경우보다 여러 강점을 보유하고 있다.
먼저 헌팅턴병의 병리학적 특성인 △돌연변이 헌팅틴 단백질의 발현 △돌세포내 칼슘이온의 증가 △돌미토콘드리아의 막 전위 (membrane potential) 및 역동성 (dynamics) 조절의 결함 △돌전기생리학적전압 응답 가변성 (voltage response variability) 및 나트륨 전류 진폭 (Na2+ current amplitude)의 감소 △돌유비퀴틴-프로테아솜 경로 (ubiquitin-proteasome pathway) 및 자가포식 시스템 (autophagy system)의 결함 등이 기존 방식보다 잘 발현된다.
또한 기존 방식이 헌팅턴병의 병리학적 특성이 발현되기까지 시간이 8~10주가 소요되는데 비해 YAC128 마우스로부터 분리한 세포주는 1~2주밖에 걸리지 않아 신약 스크리닝 등에 적용할 경우 개발일정을 7~8주 단축시킬 수 있는 장점도 있다.
연구결과는 ‘발생중인 YAC 128 마우스 전뇌로부터 분리한 신경줄기세포는 헌팅턴병의 병리학적 특성을 발현한다’는 제목으로 줄기세포 분야 국제학술지인 ‘셀 프로리퍼레이션 (Cell Proliferation)’ 9월호 온라인판에 게재됐다.
헌팅턴병은 대표적인 신경 퇴행성 유전 질환이다. 보통 35세에서 44세 사이에 발병하고, 15~20년 내에 사망에 이르게 되는데, 무도증 (몸이 자신의 의지와는 관계없이 흐느적거리듯 움직이는 증상)과 우울증, 치매 등의 대표적인 증상을 나타낸다. 10만 명 당 5~10명 정도의 빈도로 발병하는 것으로 알려져 있지만, 현재 마땅한 치료제가 없는 실정이다.
송지환 교수는 “이번 연구로 기존 세포주보다 헌팅턴병의 병리학적 특성을 잘 나타낼 뿐만 아니라 발현 시간도 8배이상 빠른 세포주를 제작할 수 있어 신약개발에 유용하게 활용 될 수 있을 것”이라고 말했다.
